Комплектная трансформаторная подстанция. Расчет и выбор компонентов КТП (стр. 5 из 7)
,пуск двигателя тяжелый
8. Проверка термической стойкости выбранных кабелей
Проверка производится с помощью уравнения:
,тогда :
где: q - сечение кабеля, мм2,
Iкз(3) - ток КЗ, A; tк - время КЗ, с;
АΘк -значение интеграла, определяющего нагрев проводника при КЗ, А с/мм ;
АΘн - значение интеграла при протекании номинального (длительного) тока.
Температура нагрева для номинального режима принимается равной +65°С. При КЗ допустимая температура принимается равной + 250°С для медного кабеля. С помощью кривых адиабатического нагрева находим значение интегралов АΘк и АΘн по рисунку 6.
; 
Рис.6.
Линия освещения:
Первая линия:
Вторая линия:
Для выбора термически устойчивого сечения жил кабеля необходимо иметь значение установившегося тока короткого замыкания из соответствующего расчета и возможное время прохождения этого тока через кабель. Время определяется уставкой защиты, которая имеет наибольшее значение выдержки времени (если есть несколько видов защиты).
Определение сечения по термической устойчивости производится по формуле:
где: a — расчетный коэффициент, определяемый ограничением допустимой
температуры нагрева жил кабеля.
Значение расчетного коэффициента а и допустимые предельные температуры нагрева кабелей при прохождении по ним тока к.з. приведены в таблице.
Таблица 6.
| Материал жил кабеля | Коэффициент a | Допустимаятемпература °С |
| Кабели с медными жилами напряжением до | 7 | 260 |
| 10 кВ включительно | ||
| Кабели с алюминиевыми жилами | 12 | 250 |
| напряжением до 10 кВ включительно |
Примечание: при составлений этой таблицы было принято условие, что кабель до возникновения к.з. не имел температуры выше номинальной. Практически кабели работают всегда с некоторой недогрузкой (кроме аварийных режимов), и поэтому при выборе сечения кабеля по термической устойчивости следует выбирать ближайшее меньшее, а не большее стандартное сечение кабеля.
Линия освещения:
Первая линия:
Вторая линия:
В данном случае, учитывая близость значений к выбранным сечениям по длительно допустимому току, следует выбрать, как термически устойчивое, ближайшее стандартное сечение:
для линий освещения:
;для линии первого двигателя:
;для линии второго двигателя:
.Кабели, защищенные плавкими, токоограничивающими предохранителями, на термическую устойчивость к токам к.з. не проверяются, поскольку время срабатывания предохранителя мало (0,008 с) и выделившееся тепло не в состоянии нагреть кабель до опасной температуры.
9. Выбор автоматических выключателей (QF1, QF2, QF3) для защиты двигателей и силового трансформатора от КЗ
Автоматические выключатели являются самыми распространенными аппаратами защиты цепей и потребителей от аварийных режимов. Они также предназначены для нечастых включений и отключений токов нагрузки (номинальных токов).
Автоматические выключатели рекомендуется выбирать по следующим основным техническим параметрам: назначению, области применения и исполнению; роду тока и числу главных контактов; типу расцепителя, встроенного в выключатель; номинальному току расщепителя; кратности уставки тока отсечки к номинальному току расцепителя (для максимально-токовых расцепителеи); номинальной уставке на ток срабатывания теплового расцепителя (для тепловых расцепителеи); времени срабатывания теплового расцепителя в режиме перегрузки; предельной коммутационной способности выключателя; типу присоединения подводящих проводников; виду привода выключателя; способу установки выключателя в низковольтное комплектное устройство; климатическому исполнению, категории размещения и степени защиты; числу общих циклов коммутации и числу коммутаций под нагрузкой.
По исполнению автоматические выключатели различаются на нетокоограничивающие, токоограничивающие и селективные.
Нетокоограничивающие выключатели отключают цепь, когда короткое замыкание достигает установившегося ожидаемого значения.
Токоограничивающие выключатели ограничивают ток короткого замыкания путем быстрого введения в цепь дополнительного сопротивления электрической дуги и последующего быстрого отключения короткого замыкания. При этом ток короткого замыкания не достигает ожидаемого максимального значения. Подобные выключатели имеют специальную контактную систему и отличаются повышенным быстродействием.
Селективные выключатели позволяют в процессе эксплуатации регулировать ток и время срабатывания максимальной токовой защиты. Это дает возможность осуществить селективную (избирательную) защиту потребителей и цепей.
Токоограничивающие и селективные выключатели являются более сложными и дорогостоящими аппаратами и их применение должно быть технически и экономически обосновано.
Основным элементом выключателя, который контролирует состояние цепи и выдает команду на отключение при наличии ненормальных режимов, является встроенный в него расцепитель. Расцепитель выполняет роль измерительного органа и в зависимости от его типа защищает цепь от той или иной аварийной ситуации. Электромагнитные расцепители выполняют функции защиты цепи от больших перегрузок по току или от КЗ. Тепловые расцепители предназначены для защиты в области перегрузок, в 5-7 раз превышающих номинальный ток. Полупроводниковые расцепители имеют широкий спектр выполняемых защитных функций (защита от КЗ, перегрузок по току) с большими возможностями регулировки.
Минимальные и нулевые расцепители выполняют защитные функции от понижения напряжения в сети. Например, минимальный расцепитель обеспечивает отключение выключателя при напряжении 70+35% номинального, а нулевой расцепитель — при 35+10% номинального. Минимальные расцепители часто используются для дистанционного отключения автомата.
Независимые расцепители служат для дистанционного управления (отключения) автоматическим выключателем.
Современные автоматические выключатели имеют встроенные расцепители, устанавливаемые заводом-изготовителем и рассчитанные на заданные номинальные токи. Номинальный ток расцепителя (Ihom.р) отличается от номинального тока выключателя (Ihom.b), но не превосходит его. Выключатели с максимальным токовым расцепителем снабжены отсечкой, кратность уставки которой по отношению к номинальному току расцепителя отстраивается от максимально возможного превышения тока над номинальным значением в процессе нормальной работы потребителя.
Для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором отсечка выключателя отстраивается от ударного пускового тока двигателя, на 10-20% превышая его значение:
При этом номинальная отсечка автоматического выключателя Ihom.о должна быть не меньше Io, но не должна превышать минимального значения тока КЗ в цепи. В каталогах на автоматические выключатели значения отсечки приводятся в абсолютных или в относительных (в кратностях к номинальному току расцепителя) значениях.
Номинальная уставка на ток срабатывания теплового расцепителя выключателя Ihom.т равна среднему значению между током несрабатывания расцепителя —1,1 Ihom.р и нормированным значением тока срабатывания —1,45 Ihom.р:
Время срабатывания теплового расцепителя автоматического выключателя находится из его защитной характеристики по току
перегрузки, длительно протекающему в цепи.
В выключателях широко используются два типа присоединения: переднее и заднее, а сами выключатели располагаются в распределительном устройстве в стационарном или выдвижном исполнении. Выключатели могут снабжаться ручным или двигательным и электромагнитным приводами в зависимости от типа выключателя и его номинального тока.
Таблица 7. Основные характеристики автоматов серии АЕ
| Тип | Номинальный ток, А | Номи нальное напряжение | Число полюсов | Токуставки, А | Предельный ток отключения, | Габариты | |
| АЕ-1000 | 25 | 240 | 1 | 6...25 | - | 1,5 | 90x21x77 |
| АЕ-2000 | 25; 63; | 220... | 1,2,3 | - | 10 | 16 | 220x112x115 |
| 100 | 500 | ||||||
| АЕ-2040 | 16; 20; | 660 | 3 | 16; 20; | - | 12 Iн | 207x75x120 |
| 25; 31,5; | 25; 31,5; | ||||||
| 40; 50; | 40; 50; | ||||||
| 63; 80; | 63; 80; | ||||||
| 100 | 100 | ||||||
| АЕ-2443 | 16; 20; | 380 | 3 | - | - | - | - |
| 25,5; 31; | |||||||
| 40; 50; 63 | |||||||
| АЕ-2050М | 16; 20; | 380 | 5 | 16; 20; | - | 12 Iн | 207x75x120 |
| 25; 31,5; | 25; 31,5; | ||||||
| 40; 50; | 40; 50; | ||||||
| 63; 80; | 63; 80; | ||||||
| 100 | 100 | ||||||
Автоматические воздушные выключатели серии А3000